Tiedot osoittavat, että Bitcoinin salamaverkko on ratkaissut skaalautuvuusongelman

Tämä on ohjelmistosuunnittelija ja makrotalouden tutkija Stanislav Kozlovskin mielipidetoimitus.

Monet Bitcoinerit ovat kuulleet Bitcoinin "skaalautuvuuden puutteesta" – se on yksi yleisimmistä kritiikistä, jota projektia kohtaan ovat esittäneet sekä ahneita kryptovaluuttakilpailijoita että vakiintuneita toimijoita.

Jotkut vanhat ihmiset saattavat muistaa kiihkeät, kiistanalaiset Blocksize Wars-sodat vuosilta 2015–2017, jotka alan sisäpiiriläisten avustuksella pyrkivät matalimmalta saamaan Bitcoinin skaalautumaan useampaan transaktioon suurentamalla lohkon enimmäiskokoa ja näin tehden melkein ennakkotapauksen. muutti Bitcoineja tuleva kurssi ikuisesti.

Nämä molemmat asiat jäävät lopulta historian väärälle puolelle. Tässä kappaleessa aiomme näyttää kuinka Lightning Network käsittelee Bitcoinin skaalautuvuusongelmia ja epäilemättä todistaa, että pienten lohkojen päätös oli lopulta oikea.

Peruskerroksen rajoitukset ja valinnat

Ennen kuin ymmärrämme, mitä Lightning Network ratkaisee, meidän pitäisi ensin ymmärtää, mikä luontainen ongelma on. Yksinkertaisesti sanottuna: Et voi skaalata lohkoketjua validoidaksesi koko maailman liiketoimia hajautetusti.

Lohkoketjut kärsivät luontaisesta rajoituksesta, joka pakottaa ne tekemään kompromisseja kolmen ominaisuuden välillä – niiden järjestelmän yhden laadun täytyy mennä kahdelle muulle. Kuten yllä olevassa kuvassa, lohkoketjulla voi luotettavasti olla vain kaksi seuraavista kolmesta ominaisuudesta:

• Hajautettu: ei yhdenkään puolueen tai pienen eliittien määräysvallassa
• Skaalautuva: skaalata riittävään määrään tapahtumia
• Turvallinen: ei ole helppo hyökätä ja rikkoa sen muunnelmia

On syytä huomata, että kaikki nämä ominaisuudet sijaitsevat erillisillä, monimutkaisilla spektreillä. Esimerkiksi, sinusta ei tule "turvallista" tietyn kynnyksen yli, se on hyvin riippuvaista käyttötapauksesta ja monista erilaisista ominaisuuksista.

Bitcoin on hidas syystä. Se valitsi nimenomaisesti optimoimaan trilemman "turvallisuus" ja "hajauttaminen" jättäen "skaalautuvuuden" (tapahtumat sekunnissa) sivuun.

Keskeinen oivallus on, että aivan kuten nykypäivän internet- ja talousjärjestelmässä, on optimaalisempaa muodostaa koko järjestelmä erillisistä kerroksista, joissa jokainen kerros optimoi ja käytetään eri asioihin.

Bitcoin, peruskerros, on maailmanlaajuisesti replikoitu julkinen pääkirja - jokainen tapahtuma lähetetään jokaiselle verkon osallistujalle. On selvää, että tällaista kirjanpitoa ei käytännössä voi skaalata koko maailman kasvavaan transaktioasteeseen. Sen lisäksi, että se on epäkäytännöllinen ja vahingoittaa yksityisyyttä, sen haitat ovat huomattavasti suuremmat kuin sen merkityksettömät hyödyt.

Aikoinaan verkkoyhteisön välillä käytiin suuri sisällissota siitä, mitä Bitcoinin pitäisi tehdä lisätäkseen transaktiokapasiteettiaan. On suuri, raivostuttava kiista tässä tarinassa ja se on suurelta osin se, mikä muokkasi Bitcoinin pysymään nykyisenä – ruohonjuuritason, alhaalta ylös -liikkeenä, jossa keskimääräiset ihmiset (plebs), yhdessä toistensa kanssa, sanelevat verkon säännöt.

"Blocksize-sota” kirjoittanut Jonathan Bier havainnollistaa taistelua hajautettujen verkostojen kannattajien välillä, jotka haluavat parasta verkoston pitkän aikavälin toimivuudelle, ja suurten toimijoiden ja yritysten ylläpitämän ahneuden ja propagandan välillä edistääkseen omia vallan- ja voitonhakuohjelmiaan.

Lyhyesti sanottuna Bitcoin haaroittui epäonnistuneeseen haarukkaan nimeltä "Bitcoin Cash".

Pikku kaveri lopulta voitti – Bitcoin ei kiirehtinyt huonoja suunnitteluvalintoja, jotka vaarantaisivat sen hajauttamisen, turvallisuuden tai sensuurin vastus. Päätös tehtiin tehokkaasti skaalata Bitcoin kerrosten läpi, ottamalla käyttöön toiset kerrokset, jotka toimivat erillään Bitcoinista ja tarkistavat tilansa pääverkkoon, hitaampaan mutta turvallisempaan verkkoon.

Sitä vastoin ilmeisen epäonnistunut haarukka Bitcoin Cash uhrasi kaikki toiveet hajauttamisesta suurentamalla lohkon kokoa 32 megatavua, 32 kertaa enemmän kuin Bitcoin, vain enintään 50 maksua sekunnissa pohjaketjussa.

Lohkon koko

Jokaisella Bitcoin-lohkolla on yläraja sen koolle, ja tämä tarkoittaa ylärajaa sille, kuinka monta tapahtumaa lohkon sisällä voi olla. Jos kysyntä kasvaa nopeammin kuin lohkolla voi olla tapahtumien määrää, lohko täyttyy ja tapahtumat jäävät vahvistamatta mempool. Käyttäjät alkavat ylittää toisiaan säädettävällä transaktiomaksulla, jotta kaivostyöläiset saavat heidän tapahtumansa mukaan, ja heitä kannustetaan valitsemaan eniten maksavat tapahtumat.

Naiivi ratkaisu tähän olisi yksinkertaisesti kasvattaa lohkon kokorajoitusta – toisin sanoen sallia useampien tapahtumien sisällyttäminen lohkoon. Tämän negatiiviset sivuvaikutukset ovat riittävän hienovaraisia ​​jopa intellektuelleille kuten Elon Musk tekee virheen ehdottamasta sitä.

Lohkon koon kasvattamisella on toisen kertaluvun vaikutuksia, jotka vähentävät verkon hajauttamista. Lohkon koon kasvaessa verkon solmun käyttökustannukset kasvavat.

Bitcoinissa jokaisen solmun on tallennettava ja vahvistettava jokainen tapahtuma. Lisäksi mainittu tapahtuma on levitettävä solmun vertaisille, mikä moninkertaistaa verkon kaistanleveysvaatimukset useamman tapahtuman tukemiseksi. Mitä enemmän tapahtumia, sitä enemmän verkon prosessointi- (CPU) ja tallennus (levy) vaatimukset kasvavat jokaiselle solmulle. Koska solmun käyttäminen ei tuota taloudellista hyötyä, kannustin käyttää solmua vähenee suhteettoman paljon, mitä kalliimpi se on.

Jos Bitcoin aiotaan koskaan skaalata Visan oletetuille huippukapasiteettitasoille.24,000-tapahtumat sekunnissa) solmu tarvitsisi 48 megatavua sekunnissa vain vastaanottaakseen tapahtumat verkon kautta. Seuraavassa on kartta, joka näyttää keskimääräisen Internet-nopeuden maailmassa:

Kuten näette, valtava osa maailman keskinopeudesta sulkisi heidät pois kyvystä käyttää solmua näissä olosuhteissa. Huomaa, että keskinopeus tarkoittaa, että monet ovat jopa mainittua kynnystä alhaisempia. Lisäksi se ei ota huomioon sitä tosiasiaa, että käyttäjällä olisi muita käyttötapoja kaistanleveydelleen – harvat epäitsekkäät ihmiset omistaisivat 50 % Internet-kaistanleveydestä Bitcoin-solmulle.

Vielä tärkeämpää on, että tämän tuottaman tiedon määrä tekisi mahdottomaksi kenenkään käytännössä tallentaa sitä - se johtaisi 518 gigatavuun dataa päivässä tai 190 teratavua vuodessa.

Lisäksi uuden solmun pyörittäminen vaatisi kaikkien näiden petabtavujen datan lataamista ja jokaisen allekirjoituksen tarkistamista – molemmilla tehtäisiin niin, että uuden solmun pyöriminen kestäisi kauan (vuosia).

Ja mikä pahempaa, 24,000 XNUMX tapahtumaa sekunnissa ei sinänsä luo todella ainutlaatuista maailmanlaajuista maksuverkostoa. Visa ei ole ainoa maksuverkko maailmassa, ja maailma on yhä enemmän yhteenliitettynä joka päivä.

Lightning Network 101

Lightning Network on a erillinen toisen kerroksen verkko joka toimii Bitcoinin pääverkon päällä. Yksinkertaisesti sanottuna se ryhmittelee Bitcoin-tapahtumat.

Päästäksesi siihen, sinun on suoritettava oma solmu tai käytettävä jonkun muun solmua. Verkossa on kaksi käsitettä, jotka kannattaa ymmärtää tässä tarkoituksessa:

• A Salama solmu: erilliset ohjelmistot, jotka kommunikoivat keskenään ja muodostavat uuden vertaisverkon.
• Kanavat: yhteys avattu kahden välillä Salama solmut, jolloin maksut voivat kulkea niiden välillä.

Kanava on kirjaimellisesti Bitcoinin peruskerroksen transaktio, joka ankkuroi kanavan suojattuun ketjuun.

Kun kaksi solmua avaavat kanavan keskenään, maksut alkavat virrata niiden välillä. Jokainen seuraava maksu muuttaa kanavan tilaa, kumoaa kryptografisesti vanhan ja tarkistaa uuden molempien solmujen muistissa ja levyllä, mutta kriittisesti ei perusketjuun.

Kanavat voivat ja mielestäni ihannetapauksessa pitäisi olla auki pitkään (esim. vuoden tai kauemmin). Jos solmut joskus päättävät sulkea kanavansa, heidän viimeisin saldonsa kaikkien ketjun ulkopuolisten maksujen jälkeen palautetaan alkuperäiseen lompakkoonsa. Tämä on kryptografisesti suojattu tiivistetyillä aikalukittuilla sopimuksilla (HTLC) ja digitaalisilla allekirjoituksilla, joita emme käsittele tässä artikkelissa yksityiskohtaisesti.

Tämän avulla voidaan jakaa miljardeja maksuja kahdeksi ketjun sisäiseksi tapahtumaksi - yksi kanavan avaamiseksi ja toinen sen sulkemiseksi. Kun maksu on suoritettu, on kiistatonta, mikä on viimeisin saldo kaikkien osapuolten välillä (olettaen, että solmut tallentavat kanavansa tarkistuspisteet redundanttisesti).

Kriittisesti ei tarvitse olla suoraan yhteydessä toiseen osapuoleen voidakseen maksaa heille – verkon muut solmut voivat käyttää kanavia tavoittavuuden parantamiseksi. Toisin sanoen, jos Alice on yhteydessä Bobiin ja Bob on yhteydessä Carolineen, Alice ja Caroline voivat maksaa toisilleen saumattomasti Bobin kautta.

Salaman skaalautuvuus

Kuten nyt tulemme todistamaan, Lightning Network skaalautuu jo tänään tukemaan 16,264 XNUMX tapahtumaa sekunnissa ja ratkaisee siten skaalautuvuusongelman säilyttäen samalla kaikki Bitcoinin tarjoamat edut – luvattomuuden, niukkuuden, käyttäjien suvereniteetin, siirrettävyyden, todennettavuuden, hajautuksen ja sensuurin kestävyyden.

Jotta maksu etenee verkon läpi, sen on yleensä käytävä useita maksukanavia. Jotta voimme vastata, kuinka monta maksua verkko voi tehdä sekunnissa, meidän on ymmärrettävä, kuinka montaa keskimääräinen kanava tukee.

Tilastot osoittavat, että keskimääräinen maksu menee noin kolme kanavaa.

- vertailulukuja käytämme tähän analyysiin solmukohtaista suorituskykyä, ei kanavakohtaista. Siksi oletamme epätarkasti, että jokaisella solmulla on vain yksi kanava. Oletusarvoisen LND-solmun sanotaan pystyvän suorittamaan 33 maksua sekunnissa kunnollisella koneella (8 vCPU:ta, 32 Gt muistia) vertailuarvon mukaan.

Kanssa 16,266 XNUMX solmua verkossa (marraskuusta 2022 lähtien) olettaen, että jokaisen maksun tulee kulkea kolmen kanavan (neljä solmua) kautta, verkon pitäisi pystyä suorittamaan noin 134,194 XNUMX maksua sekunnissa.

Toisin sanoen jokaisen maksun on käytävä neljän solmun ryhmän läpi, ja verkossa on 4,066 33 ainutlaatuista ryhmää. Olettaen, että jokainen solmu pystyy suorittamaan 4,066 maksua sekunnissa, kerromme 33 134,194 XNUMX:lla, jolloin saadaan XNUMX XNUMX.

Nyt ollakseni realistinen: Kaikki solmut eivät käytä vertailussa olevan koneen kaltaista konetta – monet ovat yksinkertaisesti juoksemalla Raspberry Pi:llä. Onneksi nykyisten maksujärjestelmien päihittämiseen ei tarvita paljon.

Salama vs. Perinteiset maksut

Aitoja lukuja perinteisten maksujärjestelmien huippukapasiteetista on vaikea löytää, joten luotamme niiden keskimääräiseen maksuasteeseen koko tilikauden 2021 ajan. Vertaamme sitä Lightningin teoreettiseen kapasiteettiin, koska päinvastoin keskimääräisen maksunopeuden saaminen Lightningissa on mahdotonta sen yksityisyyden vuoksi, eikä se myöskään paljasta kykyä, koska Lightning-maksujen kysyntä on edelleen suhteellisen vähäistä. Tämä vertailu antaa meille käsityksen siitä, kuinka monta maksua Lighting-solmun on kyettävä reitittämään kilpaillakseen perinteisestä rahoituksesta.

Visa näki 165 miljardia maksua vuonna 2021, PayPal saha 19.3 miljardia maksua koko alustalla ja FedWire-sahalla 204 euroa. Nämä ovat vastaavasti 7,372 612, 6.5 ja 2021 ​​maksua sekunnissa keskimäärin vuodelle XNUMX. Perspektiivissä Bitcoin teki 2.44 maksua sekunnissa vuonna 2021 ja skaalautuu enintään seitsemään sekunnissa.

Luvut ovat lupaavia – tarvitaan, että jokainen Lightning-solmu pystyy toimimaan juuri neljä maksua sekunnissa voittaakseen nykyiset maksuverkostot vähintään kaksi kertaa. Tällä nopeudella 4,066 16,264 ainutlaatuista neljän solmun ryhmää voi suorittaa 2.2 XNUMX maksua sekunnissa – XNUMX kertaa suurin kilpailija Visa.

Perinteisten maksuverkkojen tilannetta pahentaa keskimääräinen Lightning-tapahtumamaksu 13 kertaa vähemmän Visan - 0.1% verrattuna 1.29%.

On syytä muistaa, että Lightning Networkin skaalaamista voi aina jatkaa luomalla uusia solmuja. Koska se on vertaisverkko, sen skaalautuvuus on teoriassa rajoittamaton niin kauan kuin verkon solmut kasvavat.

Lisäksi edellä mainittu Bottlepayn vertailuarvo osoittaa, että Lightning-solmun toteutuksille ei ole olemassa todellisia teknisiä esteitä, jotka lopulta saavuttaisivat 1,000 XNUMX maksua sekunnissa. Tällaisella numerolla verkon nykyinen suorituskyky olisi lähempänä neljää miljoonaa sekunnissa, puhumattakaan siitä, mikä se olisi solmujen määrän lisääntyessä.

Ja lopuksi, on syytä muistaa, että Lightning Network on vielä hyvin kehittymätön ohjelmisto ja sillä on paljon tulevaisuuden optimointia sekä protokollassa että sen toteutuksissa. Resurssit kehittäjien kannalta ovat ainoa lyhyen aikavälin rajoite skaalautuvuuden lisäämiselle, mikä on oikeutetusti tullut toiseksi tärkeimpien asioiden, kuten esim. luotettavuus.

Jotta saat käsityksen edistymisestä siellä, River Financial jaettu äskettäin että sen maksun onnistumisprosentti on 98.7 % keskimäärin 46 dollarin koolla, mikä on hämmästyttävän parempi kuin varhaisimmat julkisesti saatavilla olevat tiedot vuodelta 2018, jossa 5 dollarin tapahtumat epäonnistuivat 48 % ajasta.

Yhteenveto

Tässä kappaleessa paljastimme kaikki Bitcoin-lohkoketjun skaalaamisen negatiiviset haitat lisäämällä peruskerroksen lohkokokoa, mikä erityisesti vaarantaa vakavasti sen hajauttamisen ja lopulta epäonnistuneen saavuttamaan tavoitteensa saavuttaa maailmanlaajuisen maksuverkon vaatimuksiin tarvittava valtava skaalautuvuus. on ja tulee olemaan yhä enemmän tulevaisuudessa.

Osoitimme, että Lightning Network, toisen kerroksen ratkaisuna, ratkaisee tyylikkäimmin skaalautuvuusongelman säilyttämällä kaikki Bitcoinin edut ja samalla skaalaamalla sen paljon pidemmälle kuin mikään peruskerroksen ratkaisu lupaa.

Tämä on Stanislav Kozlovskin vieraspostaus. Esitetyt mielipiteet ovat täysin heidän omiaan eivätkä välttämättä vastaa BTC Inc:n tai Bitcoin Magazinen mielipiteitä.